論鐵路牽引供電設(shè)備檢修運(yùn)行

酒國(guó)強(qiáng)

黃大鐵路有限責(zé)任公司 山東 東營(yíng) 257100

隨著我國(guó)現(xiàn)代化社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)交通行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，鐵路中的牽引供電設(shè)備為列車(chē)提供了行駛動(dòng)力，讓我國(guó)鐵路交通更加便捷，而牽引供電設(shè)備也隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化。同時(shí)，牽引供電運(yùn)行管理工作中心極為重要，是確保牽引變電設(shè)備所及接觸網(wǎng)設(shè)備能夠持續(xù)供電、為電力機(jī)車(chē)傳送高質(zhì)量電能的關(guān)鍵部分。牽引供電運(yùn)行管理工作的日常管理工作流程為：日常巡視、處理異常情況、對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效檢修、運(yùn)行能力的分析、技術(shù)資料的綜合管理、技術(shù)人員的培訓(xùn)教育等。日常工作流程的制定目的是為了降低鐵路牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，讓牽引供電設(shè)備能夠在周期運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)有效檢修，提升鐵路牽引供電設(shè)備運(yùn)行能力。

一、牽引供電系統(tǒng)組成及特點(diǎn)

（一）牽引供電系統(tǒng)特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，牽引供電系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了智能化發(fā)展，以智能化牽引供電設(shè)施和高速雙向通訊網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)行技術(shù)，并以信息化技術(shù)的多樣化能力為主要特征，實(shí)現(xiàn)了全息感知、多重融合、重構(gòu)自愈等能力，同時(shí)人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)皆為牽引供電系統(tǒng)提供了穩(wěn)定性和安全性的支持，讓牽引供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了升級(jí)優(yōu)化。在系統(tǒng)中可以供電臂為單元，設(shè)置智能化信息處理平臺(tái)，并以測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控保護(hù)。對(duì)牽引供電設(shè)備運(yùn)行信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和檢測(cè)后進(jìn)行分析，可解決供電系統(tǒng)信息不對(duì)稱或交互性較差的問(wèn)題。牽引供電系統(tǒng)可對(duì)運(yùn)行檢修數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，并以此來(lái)優(yōu)化牽引供電系統(tǒng)。

（二）牽引供電設(shè)備

牽引供電設(shè)備在IEC 61850通信技術(shù)上建立，以分層的方式讓牽引供電設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息共享，同時(shí)進(jìn)行相互操作。牽引供電設(shè)備主要是由分區(qū)所、牽引變電所、AT所內(nèi)的測(cè)控保護(hù)系統(tǒng)、智能高壓設(shè)備等組成。

1、供電調(diào)度系統(tǒng)

以SCADA供電系統(tǒng)基礎(chǔ)上充分融合智能牽引供電設(shè)備的功能特點(diǎn)，如此便能夠讓整個(gè)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)全景化的檢測(cè)、對(duì)報(bào)警進(jìn)行綜合分析、調(diào)度作業(yè)可自動(dòng)化、調(diào)度決策更加精細(xì)化。

2、供電運(yùn)行檢修系統(tǒng)管理

主要對(duì)牽引供電設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、設(shè)備運(yùn)行的日常檢修、設(shè)備狀態(tài)的有效評(píng)估以及設(shè)備未來(lái)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)，檢修工作需要對(duì)牽引供電設(shè)備進(jìn)行全壽命的周期管理。

3、牽引供電系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)

該系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)單易維護(hù)，其網(wǎng)絡(luò)通道是鐵路的專(zhuān)用通信通道，提供信息更加快捷且可靠。通信通道分別有以下幾個(gè)通道組成：遠(yuǎn)動(dòng)、復(fù)示、運(yùn)行檢修維護(hù)、廣域網(wǎng)測(cè)控保護(hù)、故障測(cè)距、供電運(yùn)行檢修管理。

二、牽引變電所和智能一次設(shè)備

（一）牽引變電所

牽引變電所是組成牽引供電系統(tǒng)的重要部分，以網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議為基礎(chǔ)，智能化的設(shè)備模型能夠映射至不同的通信協(xié)議層，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)體系分層的模式，根據(jù)對(duì)象進(jìn)行有效的建模，并在模型中提供對(duì)象自我描述、配置、信息傳輸服務(wù)等，讓整個(gè)牽引供電系統(tǒng)能夠通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效聯(lián)系。智能化通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建為過(guò)程層、間隔層、站控層。

過(guò)程層內(nèi)的所有裝置主要為了承擔(dān)一次設(shè)備信息智能化，高速的執(zhí)行并發(fā)送電氣量檢測(cè)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)及控制命令，是牽引變電所的運(yùn)行基礎(chǔ)；間隔層主要對(duì)自身間隔區(qū)域之內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集，并對(duì)間隔層內(nèi)的一次設(shè)備進(jìn)行控制和保護(hù)。其中牽引變電所內(nèi)的二次設(shè)備模塊也實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，真正的實(shí)現(xiàn)了模塊之間的高速網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源共享；站控層主要是對(duì)牽引變電所內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，讓不同設(shè)備的信息可以實(shí)現(xiàn)有效交互，能夠快速的完成數(shù)據(jù)采集、處理，對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行有效控制管理。

（二）智能化一次設(shè)備

一次設(shè)備智能化讓牽引供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息采集和數(shù)據(jù)共享，其中智能化一次設(shè)備主要包括以下幾種，分別是：第一，智能斷路器。智能斷路器作為一次設(shè)備在牽引供電系統(tǒng)中十分重要，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，可讓斷路器實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信，提升斷路器的在線檢測(cè)能力，能夠有效提升牽引智能化水平，同時(shí)讓牽引供電的可靠性更強(qiáng)。以下是兩種實(shí)現(xiàn)斷路器智能化的方式：在制造斷路器過(guò)程中融入智能控制模塊、通信傳輸模塊等；在制造過(guò)程中在斷路器上單獨(dú)裝上智能組件，結(jié)合傳統(tǒng)的一次設(shè)備，并對(duì)一次設(shè)備信息進(jìn)行有效采集，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督控制，讓其在一個(gè)間隔之內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能化控制。第一種方式實(shí)現(xiàn)斷路器智能化較為復(fù)雜，第二種方式既符合智能一次設(shè)備的制造規(guī)范，又能夠讓一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化，所以第二種方式較為常見(jiàn)。智能組件主要包括開(kāi)關(guān)設(shè)備控制器、帶有監(jiān)測(cè)能力的組件。帶有監(jiān)測(cè)能力的組件能夠?qū)z測(cè)的信息進(jìn)行有效傳遞，傳遞層為站控層。開(kāi)關(guān)設(shè)備控制器則是選擇符合IEC 61850 規(guī)范的通信網(wǎng)絡(luò)，然后采用G00SE報(bào)文的形式進(jìn)行有效通信，對(duì)間隔層的斷路器狀態(tài)進(jìn)行分析，并接收有效的控制信息。斷路器智能組件應(yīng)用較為靈活，可根據(jù)不同功能需求使用不同智能組件模塊，讓斷路器實(shí)現(xiàn)高度集成，提升其運(yùn)行可靠性。

第二，互感器。在牽引供電系統(tǒng)中的主要工作是對(duì)電氣信息進(jìn)行有效采集，是連接一、二次設(shè)備的關(guān)鍵。互感器與牽引供電系統(tǒng)的運(yùn)行安全有直接的關(guān)系。傳統(tǒng)電磁式互感器設(shè)備特點(diǎn)為：體積大、鐵磁諧振、絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前該種設(shè)備已經(jīng)難以滿足牽引變電所的實(shí)際需求。目前較為常用的是電子式互感器，該設(shè)備所采用的技術(shù)為新型光電技術(shù)，該設(shè)備的特點(diǎn)是：精度高、體積小、具有較強(qiáng)的電磁干擾能力，符合現(xiàn)代化需求。電子式互感器以一次傳感器為基礎(chǔ)，采集電氣信息，經(jīng)由一次轉(zhuǎn)換器對(duì)采集信息處理轉(zhuǎn)換之后，由光纖通信直接傳輸給二次轉(zhuǎn)換器，然后對(duì)信號(hào)再次進(jìn)行優(yōu)化處理，并對(duì)二次設(shè)備進(jìn)行有效輸出。電子互感器分為兩種類(lèi)型，分別是無(wú)源型和有源型，其中無(wú)源型的互感器存在系列技術(shù)問(wèn)題，在牽引變電所中還無(wú)法進(jìn)行大型的推廣。電磁式互感器數(shù)字化采集到的模擬信號(hào)會(huì)直接傳輸給合并單元，轉(zhuǎn)換之后以IEC61850-9-1 或IEC61850-9-2通信協(xié)議，對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，然后傳輸給設(shè)備。電子式互感器和電磁式互感器都可以應(yīng)用，但是由于電磁式互感器更適合原有牽引變電所智能化改造，所以在運(yùn)用過(guò)程中可率先選擇該類(lèi)型互感器。

第三，智能牽引變壓器。該變壓器與智能斷路器較為相似，牽引變壓器智能化可通過(guò)常規(guī)變壓器、傳感器、智能組件的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)，以智能組件的形式讓牽引變壓器內(nèi)部信息與控制室連接，并以此來(lái)對(duì)牽引變壓器進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和保護(hù)。

三、鐵路牽引供電設(shè)備檢修存在的風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)上述內(nèi)容，我們可以對(duì)整個(gè)牽引供電系統(tǒng)有大致的了解，以下內(nèi)容便主要針對(duì)鐵路牽引設(shè)備檢修進(jìn)行講述，首先是鐵路牽引供電設(shè)備在檢修過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

（一）檢修天窗風(fēng)險(xiǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，鐵路機(jī)構(gòu)也開(kāi)始了深入改革發(fā)展，其中基層車(chē)間的建設(shè)面積和班組之間的管轄跨度也開(kāi)始大幅度增加，增加之后的技術(shù)工作人員數(shù)量卻難以滿足實(shí)際需求，這導(dǎo)致了檢修工作存在一定遲緩性；隨著現(xiàn)代化交通愈發(fā)便捷，鐵路運(yùn)輸車(chē)輛的密度顯著提升，檢修天窗的時(shí)間較短，無(wú)法滿足實(shí)際的需求。其原因是由于設(shè)備數(shù)量增加，但技術(shù)工作人員卻沒(méi)有增加，技術(shù)人員為了對(duì)每個(gè)天窗進(jìn)行檢修，就必然要縮短檢修時(shí)間，該種情況若是持續(xù)發(fā)展，檢修的質(zhì)量和效率必然無(wú)法得到有效的保證，若是讓時(shí)間和需求的矛盾肆意發(fā)展必然會(huì)對(duì)檢修工作產(chǎn)生不良的影響。長(zhǎng)大區(qū)間的中間部分、重合天窗以及全所停電備自投實(shí)驗(yàn)等作業(yè)的有效檢修時(shí)間不超過(guò)20分鐘，技術(shù)人員檢修過(guò)程中必然不能對(duì)該區(qū)域的絕緣器、中心錨結(jié)、電聯(lián)結(jié)、錨段關(guān)節(jié)等進(jìn)行細(xì)致的檢修，存在一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（二）設(shè)備種類(lèi)較多

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，我國(guó)鐵路在新時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)中所采用的設(shè)備也在不斷的更新?lián)Q代，其中新技術(shù)、新設(shè)備也在不斷涌現(xiàn)。鐵路公司不僅需要對(duì)鐵路中的普通路段進(jìn)行管理，還需要對(duì)不同等級(jí)的電壓（直供、AT 供電模式共存、330KV、110KV、27.5KV）以及國(guó)內(nèi)外各種廠家設(shè)備進(jìn)行有效性分析。設(shè)備和技術(shù)的不斷提升，相關(guān)的工程技術(shù)人員和檢修人員的技術(shù)能力也需要不斷進(jìn)行培訓(xùn)教育，如此才能夠?qū)ο冗M(jìn)的設(shè)備展開(kāi)有效檢查。

（三）外部環(huán)境較為復(fù)雜

隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，我國(guó)鐵路開(kāi)始在各個(gè)地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，部分鐵路的建設(shè)之地較為荒蕪，也有部分的沙漠地區(qū)，自然環(huán)境較為惡劣，大風(fēng)、雷雨、大雪、雷擊、鳥(niǎo)害等等都會(huì)影響著牽引供電安全，且對(duì)牽引設(shè)備有較大的危害，尤其是海拔較高、溫差較大的地區(qū)在設(shè)置牽引變電所時(shí)，接地電阻經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致?tīng)恳╇娫O(shè)備無(wú)法進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行。

四、提升鐵路牽引供電設(shè)備檢修運(yùn)行的措施

（一）加快檢修模式改革發(fā)展，細(xì)化檢修工作

隨著近年來(lái)我國(guó)鐵路建設(shè)速度的不斷增加，修程修制也發(fā)生了較大的改革，目前應(yīng)用較為廣泛的模式為巡檢分離、大天窗集中，部分牽引供電設(shè)備的檢修周期也開(kāi)始根據(jù)實(shí)際情況被合理的延長(zhǎng)，檢修思路也開(kāi)始從“修一年保一年”轉(zhuǎn)變?yōu)椤靶抟淮伪赡辍薄Ｐ蕹绦拗贫雀母镏髮?duì)于檢修管理和檢修質(zhì)量提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，為達(dá)到要求必須要根據(jù)鐵路公司的實(shí)際情況，對(duì)檢修工作進(jìn)行合理的劃分，同時(shí)要對(duì)日常檢修和集中檢修的重點(diǎn)進(jìn)行確定，關(guān)鍵設(shè)備的隔離開(kāi)關(guān)、上網(wǎng)點(diǎn)、電聯(lián)結(jié)、線岔、端錨固線夾、終棘輪補(bǔ)償裝置、分段分相、錨段關(guān)節(jié)、中心錨結(jié)等必須要加強(qiáng)日常巡視，保證檢修質(zhì)量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

（二）加強(qiáng)技能培訓(xùn)，培養(yǎng)全面型優(yōu)秀人才

檢修人才的技能培訓(xùn)要從基礎(chǔ)開(kāi)始，多多利用“技能大師工作室”、“崗位能手”、“優(yōu)秀技能人才”等手段，讓工作人員能夠時(shí)刻保持工作積極性，讓工作人員的專(zhuān)業(yè)能力得到有效提升。全面型優(yōu)秀人才的培養(yǎng)至關(guān)重要，在進(jìn)行全面型優(yōu)秀人才培養(yǎng)過(guò)程中需要以問(wèn)題為導(dǎo)向，培養(yǎng)一批綜合素質(zhì)較高的專(zhuān)業(yè)人才，讓其能夠擁有發(fā)現(xiàn)、解決、分析、預(yù)防問(wèn)題的能力；技術(shù)的培養(yǎng)也極其關(guān)鍵，若是技術(shù)人員既能對(duì)完成繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)又能檢修斷路器，既能處理箱變故障又能對(duì)調(diào)線岔進(jìn)行檢查，便能夠真正的提升鐵路牽引供電設(shè)備的檢修工作，讓鐵路的運(yùn)行更加的安全可靠。

（三）對(duì)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行細(xì)化完善，并全面落實(shí)

公司需要對(duì)采用的牽引供電設(shè)備使用制定詳細(xì)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，不同的設(shè)備及類(lèi)型其作業(yè)指導(dǎo)書(shū)也需要加以完善，并將作業(yè)指導(dǎo)書(shū)作為指導(dǎo)技術(shù)人員進(jìn)行檢修的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)。為了讓技術(shù)人員更好的了解作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中的內(nèi)容，作業(yè)指導(dǎo)書(shū)需要簡(jiǎn)單易懂并且圖文并茂，標(biāo)識(shí)出重點(diǎn)位置，讓檢修人員根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)進(jìn)行工作，接觸網(wǎng)螺栓需要根據(jù)規(guī)定力矩進(jìn)行有效緊固；開(kāi)口銷(xiāo)開(kāi)口角度需要根據(jù)規(guī)定；螺栓穿向需要進(jìn)行位置正確度檢查；關(guān)鍵設(shè)備定位器、棘輪補(bǔ)償、線岔的安裝、分段絕緣器、調(diào)整、檢修安裝都需要根據(jù)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中進(jìn)行；斷路器檢修需要采用標(biāo)準(zhǔn)的游標(biāo)卡尺進(jìn)行有效測(cè)量，并對(duì)斷路器的凸輪間隙和行程進(jìn)行中間值的規(guī)范化調(diào)整。

（四）大力推行設(shè)備檢測(cè)新技術(shù)，利用大數(shù)據(jù)分析

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可以證明牽引供電系統(tǒng)的安全預(yù)警離不開(kāi)檢測(cè)技術(shù)。所以對(duì)牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行安全管理過(guò)程中，需要利用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)對(duì)變壓器絕緣油色譜、電纜頭溫度、避雷器等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；接觸網(wǎng)方面需要多運(yùn)行風(fēng)速監(jiān)測(cè)和6C監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)技術(shù)的使用。監(jiān)測(cè)工作需要以日常巡檢檢修工作為基礎(chǔ)，并運(yùn)用現(xiàn)代化大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)設(shè)備運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析，然后預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。變壓器絕緣油色譜數(shù)據(jù)趨勢(shì)、三比值、斷路器溫度及動(dòng)作次數(shù)、直流蓄電池等都需要利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。接觸網(wǎng)需首先對(duì)6C進(jìn)行分析，然后結(jié)合牽引供電管理系統(tǒng)，采用人工巡視的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合，讓數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)有效共享；要收集大風(fēng)天氣下接觸網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究風(fēng)速與接觸網(wǎng)之間關(guān)系。

（五）對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行有效調(diào)整，降低潛在安全風(fēng)險(xiǎn)

檢修隊(duì)伍需要與相關(guān)部門(mén)機(jī)構(gòu)增加信息溝通，對(duì)外部天氣影響牽引供電設(shè)備工作情況進(jìn)行全面的分析和了解，并找出相應(yīng)的解決方式，降低牽引供電設(shè)備在外界惡劣天氣下的安全風(fēng)險(xiǎn)。比如：對(duì)接觸網(wǎng)附近的樹(shù)木進(jìn)行修理，讓樹(shù)木保持在合理的高度之內(nèi)；對(duì)上跨橋的位置進(jìn)行防護(hù)欄和警示標(biāo)志的設(shè)置；上跨電力線路的施工需要進(jìn)行有效監(jiān)管，保證上跨導(dǎo)線線索的強(qiáng)度是符合施工標(biāo)準(zhǔn)的；污染地段需要加裝防護(hù)網(wǎng)，避免污染向別處擴(kuò)散；要對(duì)設(shè)備改造增加相應(yīng)的投資力度，比如升級(jí)不同地段的防雷水平，或者根據(jù)實(shí)際情況降低牽引變電所地接網(wǎng)電阻等。總而言之，在牽引供電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，采取有效的管理手段對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，能夠提升牽引供電設(shè)備的運(yùn)行安全。

結(jié)語(yǔ)：

本文對(duì)牽引供電系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析，并根據(jù)其設(shè)備結(jié)構(gòu)對(duì)牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)架進(jìn)行了有效研究，其中還對(duì)牽引變電所的分層處理方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以及其他有關(guān)牽引供電系統(tǒng)原理都進(jìn)行了相應(yīng)的分析。并根據(jù)基礎(chǔ)分析提出了現(xiàn)代牽引供電設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中存在的檢修風(fēng)險(xiǎn)，然后根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行具體分析，提出了相應(yīng)的解決方式，期望能夠不斷提升牽引供電設(shè)備的工作效率和質(zhì)量，推動(dòng)牽引供電設(shè)備的持續(xù)發(fā)展，為我國(guó)鐵路交通貢獻(xiàn)力量。